汽車隔熱玻璃報(bào)告【最終版】

1、目錄1 隔熱的基礎(chǔ)知識 31.1 衡量玻璃性能的相關(guān)參數(shù)52 光學(xué)薄膜的物理基礎(chǔ)53 多層光學(xué)薄膜74 膜系組成膜層84.1 金屬膜94.2 常用金屬膜104.3 化合物膜104.4 介質(zhì)膜及半導(dǎo)體膜114.5 低輻射（Low-E玻璃）124.6 鍍膜常用化合物165 常見的幾種膜系及特點(diǎn)195.1 陽光控制膜/TS、TE系列195.2 陽光控制膜/SS系列195.3 陽光控制膜（歐洲市場流行的膜系）195.4陽光控制膜/可熱處理的膜系195.5標(biāo)準(zhǔn)Low-E膜195.6陽光Low-E膜195.7可鋼化Low-E膜205.8 雙銀Low-E膜205.9在線鍍Low-E膜膜系205.10膜系各膜

2、層介紹206 膜系的簡單模擬計(jì)算（光學(xué)薄膜軟件TFCalc3.5）227成品玻璃的種類237.1鋼化玻璃237.2 夾層玻璃237.3 中空玻璃247.4 真空玻璃247.5節(jié)能玻璃的發(fā)展歷程258 低輻射鍍膜玻璃制備技術(shù)268.1 真空蒸鍍法268.2濺射鍍膜法268.3 電浮法鍍膜278.4熱噴涂鍍膜法288.5 溶膠-凝膠（Sol-Gel）鍍膜法298.6化學(xué)氣相沉積鍍膜法(CVD)308.7 磁控電子陰極真空濺射鍍膜法329 Low-E玻璃的兩類生產(chǎn)技術(shù)379.1在線LOW-E玻璃生產(chǎn)技術(shù)379.2離線Low-E玻璃生產(chǎn)技術(shù)3910 離線磁控濺射技術(shù)的缺點(diǎn)及改進(jìn)方向4010.1鍍膜工藝

3、區(qū)少且調(diào)整困難4010.2 銀層氧化問題4110.3 膜層均勻性4210.4 不同膜層使用不同陰極4310.5 磁控濺射靶的改造4410.6膜系的優(yōu)化設(shè)計(jì)4510.7 玻璃加工方式改進(jìn)4711 透明隔熱玻璃涂料47汽車隔熱玻璃1 隔熱的基礎(chǔ)知識熱的傳遞方式主要有三種：輻射、對流、傳導(dǎo)。對流是因?yàn)闇囟鹊牟町悾瑹崃侩S著空氣的流動(dòng)而傳遞。比如汽車儀表盤通過熱空氣的流動(dòng)而散熱。傳導(dǎo)是由于車輛內(nèi)外的溫差，熱量直接由高溫區(qū)向低溫區(qū)傳遞。輻射指的是能量以電磁波或粒子（如阿爾法粒子、貝塔粒子等）的形式向外擴(kuò)散。自然界中的一切物體，只要溫度在絕對溫度零度以上，都以電磁波和粒子的形式時(shí)刻不停地向外傳送熱量，這種傳

4、送能量的方式被稱為輻射。輻射之能量從輻射源向外所有方向直線放射。物體通過輻射所放出的能量，稱為輻射能。光線透過車窗照到車內(nèi)，攜帶了一定的能量，一部分轉(zhuǎn)化為熱能。熱能被汽車內(nèi)室件吸收，車輛成為即時(shí)熱發(fā)射體。輻射 對流 傳導(dǎo)透過大氣層到達(dá)地面的太陽輻射熱按光譜區(qū)的能量分配大致如下：波長0.3-0.38um的紫外光，其輻射能約占太陽總輻射能的13%；波長0.38-0.78um的可見光區(qū)，其輻射能約占太陽輻射能的43%；波長0.78-2.5um的紅外光，其輻射能約占太陽能輻射的41%；其余的約占3%，即太陽能能量的97%集中在波長0.3-2.5um的范圍。太陽光的光譜構(gòu)成紫外波段導(dǎo)致物體褪色、老化，使

5、車內(nèi)飾品、家具地毯、窗簾、織物以及家具油漆褪色；同時(shí)使皮膚顏色加深，過度的紫外線暴曬會導(dǎo)致皮膚癌?？梢姽獠ǘ问侨祟惾庋劭梢钥匆姷奈ㄒ还庾V，可見光譜可以進(jìn)一步分為不同顏色即紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，可見光譜的好處是安全，其弊端為過量會導(dǎo)致眩光。紅外線是我們可以直接感受到熱量的直接來源，是陽光中的不可見的能量。車外 車內(nèi)阻隔的能量=反射能量+吸收玻璃吸收后向外輻射能量因此如果使進(jìn)入到車內(nèi)的輻射能量最少，則應(yīng)使反射率最大。1.1 衡量玻璃性能的相關(guān)參數(shù)E值：輻射率。輻射率是指透過玻璃的遠(yuǎn)紅外線與入射遠(yuǎn)紅外線之比。輻射率越小，通過膜層回去的熱量越多，隔熱效果越好。K值（U值）：是指在穩(wěn)定傳熱條件下，

6、玻璃兩側(cè)空氣溫度差為1時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過1平方米中空玻璃的傳熱量。以W/m2表示。K值越低，說明中空玻璃的保溫隔熱效果越好，節(jié)能效果越顯著。G值：G值是太陽能獲得值（遮蔭系數(shù)），它是用來衡量太陽能總透過率的量，南方地區(qū)要求G值越低越好，北方地區(qū)要求G值越高越好。2 光學(xué)薄膜的物理基礎(chǔ)當(dāng)光束由n0介質(zhì)入射到薄膜上時(shí)，在膜內(nèi)多次反射，并在薄膜的兩表面上有一系列平行光束射出。則反射率其中r1、r2是薄膜上下表面的反射系數(shù)，是相鄰兩光束間的相位差，且有；我們討論在正入射情況下，有：因此，當(dāng)n1>n2，R>R0時(shí)，具有增反作用，成為增反膜；當(dāng)光學(xué)厚度為n1h=(2m+1)0時(shí)，反射率為：當(dāng)n

7、1>n2時(shí)，反射率較大，有較好的增反作用。當(dāng)光學(xué)厚度nh=（2m+1）0/4時(shí)，薄膜的反射率R有極值；介質(zhì)的反射率隨介質(zhì)折射率的變化曲線3 多層光學(xué)薄膜由于單層膜的功能有限，為滿足更高的光學(xué)特性，可采用多層膜系，處理方法可利用等效分界面和等效折射率的概念，再加上地推的方法，將多層膜問題簡化成單層膜來處理。對0/4單層膜，有設(shè),那么，依次進(jìn)行遞推算法，則，對應(yīng)的結(jié)論：高反膜鍍奇數(shù)層；P越大，R越趨向于1；HLLH，兩外層為H層；只對確定的波長增反；因此，無論是單層光學(xué)薄膜還是多層光學(xué)薄膜，都是利用光的干涉效應(yīng)來增大反射率，因此，薄膜的性質(zhì)與光的波長緊密相關(guān)。薄膜的反射率都是對一定的中心波長

8、0而言的。如果入射光波的波長偏離中心波長，則反射率將隨之改變。高反膜只在一定波長范圍內(nèi)產(chǎn)生高反射。所對應(yīng)的波段稱為該反射膜系的反射帶寬。隨著膜系層數(shù)的增加，高反射膜的帶寬變窄。膜系的反射率隨著膜系層數(shù)的變化因此，可以知道，可以通過控制膜厚來控制來控制汽車玻璃透過的光線，通過控制薄膜的層數(shù)來控制對紅外光線和紫外光線的透過。4 膜系的組成膜層鍍膜玻璃的膜系一般是由1層或多層組成（如下圖所示）。這些薄膜主要由一定厚度的金屬氧化物膜與金屬膜構(gòu)成，形成不同的膜系，光通過薄膜的干涉、散射、反射作用在玻璃面上得到不同波長的波的反射率和折射率。膜系的基本構(gòu)成較高的可見光透射比，利于采光。不但具有低輻射性能，還

9、有一定的顏色，是低輻射與熱反射相結(jié)合的產(chǎn)品。常見的膜系構(gòu)成4.1 金屬膜在膜系中，金屬膜的主要作用是，提高玻璃的反射率。作為金屬膜，其光學(xué)常數(shù)折射率為復(fù)折射率。做為薄膜時(shí)，折射率、消光系數(shù)與相同的金屬不同，只有當(dāng)膜達(dá)到一定厚度時(shí)，才會一致。金屬膜具有反射率高，在一定厚度內(nèi)對光有透射作用，截止帶寬，中性好和偏振效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。但其吸收性大，由于光在金屬膜中的散射，金屬膜吸收的光也有大部分波長的光會發(fā)射出來。在金屬膜中，除了束縛電子外，還有大量的自由電子，這些電子在電場的作用下能在金屬中移動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)熱而產(chǎn)生光的吸收。因此光在金屬傳播過程中會產(chǎn)生光的衰減。因此，在保證透光率而提高反射率時(shí)，可在金屬膜上

10、加鍍一層或幾層介質(zhì)膜來提高反射率。4.2 常用金屬膜 作為金屬膜材料，成膜后要有一定的機(jī)械強(qiáng)度及穩(wěn)定的化學(xué)性能，同時(shí)在制備單純的金屬膜外，還要能容易地制備成金屬化合物。生產(chǎn)中常用的靶材金屬有鉻（Cr）、鈦（Ti）、錫（Sn）、不銹鋼（SS）、鋁（Al）、銀（Ag）等。鉻（Cr） 鉻的耐腐蝕性好，因?yàn)殂t的氧化物可以成為玻璃的組分而與玻璃牢固的結(jié)合，鉻在可見光反射率R為50%左右。但是鉻的吸收率較大，鉻與氧反應(yīng)生成Cr2O3膜，機(jī)械性能好，耐堿耐酸好，熱穩(wěn)定性好，鉻不完全氧化時(shí)可做弱吸收膜。鈦（Ti） 鈦的晶體結(jié)構(gòu)為六方晶系，在高溫下活潑，在不同反應(yīng)氣體下，顏色變化多端，鈦膜有較高的反射率，也可作

11、為金屬膜與金屬氧化物膜之間的“粘接劑”。不銹鋼（SS） 不銹鋼膜為bcc立方晶系，不銹鋼耐蝕性較好，有較好的反射率，可作為多層膜中的中間層，調(diào)整透射率。銀（Ag） 銀膜在可見光及紅外區(qū)的極寬波段內(nèi)，具有很高的反射率，但銀膜的附著力比較差，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性也不太好，所以銀膜要鍍上一層保護(hù)膜。4.3 化合物膜在化合物膜系中常用玻璃基片上沉積第一層氧化膜，或最外一層沉積化合物膜，對整個(gè)膜系起保護(hù)作用?；衔锬ぞ哂型腹庑院谩⒒瘜W(xué)穩(wěn)定性好，尤其是在三層膜系中在第二層與第三層膜厚固定后，調(diào)整第一層氧化物膜如SnO2、TiO2膜的厚度，可以得到不同反射色的顏色。4.4 介質(zhì)膜及半導(dǎo)體膜介質(zhì)膜及半導(dǎo)體膜在

12、一定光譜區(qū)域內(nèi)對光是透明的，能帶理論上認(rèn)為，介質(zhì)膜的禁帶很寬，價(jià)帶中的束縛電子不能隨意地通過禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，所以它們中的大部分在光的可見區(qū)及紅外波段都是透明的。半導(dǎo)體材料相對于介質(zhì)材料而言，它們的禁帶寬度要窄得多，光激發(fā)后價(jià)帶中的價(jià)電子容易進(jìn)入導(dǎo)帶，所以它們的短波吸收限移向長波，它們一般在近紅外和紅外區(qū)透明。下圖為介質(zhì)膜和半導(dǎo)體膜的典型透射光譜曲線。介質(zhì)膜和半導(dǎo)體膜的典型透射光譜曲線A區(qū)是短波截止帶，在該區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收的原因是當(dāng)光子能量大于禁帶寬度時(shí)，價(jià)帶中的電子吸收光能量被激發(fā)到導(dǎo)帶中所致，這種激發(fā)取決于材料的電子結(jié)構(gòu)，依賴于波長，波長越短激發(fā)越容易，所以短波形成吸收截止帶。由于介質(zhì)材料的禁帶

13、比半導(dǎo)體寬，造成這種激發(fā)比半導(dǎo)體難，因此一般介質(zhì)膜的短波吸收截止比半導(dǎo)體要短得多。吸收限與折射率之間存在著近似關(guān)系常數(shù)。B區(qū)是透明區(qū)。在該區(qū)中光量子的能量不足以使價(jià)電子激發(fā)，此時(shí)除了少量雜質(zhì)吸收或自由載流子吸收外，沒有其他吸收能量的機(jī)理，因此呈透明區(qū)。顯然B區(qū)的吸收大小由材料的化學(xué)純度決定，在生產(chǎn)中與真空的壓力反應(yīng)氣體的分壓強(qiáng)有關(guān)。C區(qū)是長波吸收帶。長波吸收的原因是晶格振動(dòng)吸收。為了達(dá)到在不同的光波波長范圍內(nèi)對光的反射效果，必須采用介質(zhì)膜和金屬膜或化合物膜復(fù)合的方式，來達(dá)到對特定光波的反射和吸收的目的。因?yàn)槊糠N膜材的折射率不同，因此采用高低折射率交替的方式，每層1/4波長厚的介質(zhì)多層膜能夠得到

14、較高的反射率。4.5 低輻射（Low-E玻璃） 低輻射（Low-E，是Low Emissivity Glass的簡寫）玻璃，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)是指輻射率E<0.15同時(shí)對大多數(shù)可見光線有較強(qiáng)的透射性能的玻璃。通過在浮法玻璃基片上鍍上具有低輻射特性的功能膜，來降低玻璃表面的輻射率。按照工藝主要分為在線低輻射玻璃和離線低輻射玻璃。 從低輻射鍍膜玻璃的膜系結(jié)構(gòu)來看，目前主要分為兩類體系：一種是以電介質(zhì)/金屬/電介質(zhì)為主構(gòu)成的多層復(fù)合膜；另一種是以摻雜寬禁帶半導(dǎo)體（如ITO、SnO2）為主的單層膜。4.5.1 電介質(zhì)/金屬/電介質(zhì)多層復(fù)合低輻射玻璃以電介質(zhì)/金屬/電介質(zhì)為主的多層復(fù)合低輻射膜玻璃已成為

15、世界上最為廣泛使用的低輻射玻璃，其膜層材料通常用磁控濺射法制得，相比于半導(dǎo)體單層膜，它具有更優(yōu)異的低輻射性能，輻射率一般小于0.15，但其設(shè)備投入量大，原材料價(jià)格較為昂貴，生產(chǎn)成本較高。 金屬層在多層低輻射體系中起關(guān)鍵作用，它決定整個(gè)膜系的輻射率，并直接影響膜系的透射比和反射比。一般采用金、銀、銅、鋁等金屬元素作為該膜層的材料。下圖為不同金屬薄膜的反射率曲線圖。幾種金屬薄膜的反射率曲線 從生產(chǎn)成本考慮，用銀、銅、鋁更經(jīng)濟(jì)些。銀的抗氧化性比銅鋁要好些，通常用銀作為該金屬層的材料，但由于銀膜質(zhì)地軟，易劃傷，且與玻璃基板的結(jié)合力差，加上在空氣中易受水汽腐蝕，因此銀膜兩側(cè)需加介質(zhì)層起保護(hù)作用。 低輻射

16、膜系的金屬層厚度一般在9nm-18nm之間。通常金屬膜薄到20nm以下時(shí)，對光的吸收和反射都會減少，呈現(xiàn)出良好的透光性，但如此小厚度的金屬膜容易形成島狀結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出比平滑的連續(xù)膜高的電阻率值，其吸收率一般也變高，從而紅外反射率降低，輻射率增高。為避免出現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，在沉積銀膜前先沉積一層氧化物或金屬薄層就更顯必要。 介質(zhì)膜的材料一般是透明金屬氧化物如SnO2、ZnO、TiO2等或類似材料如Si3N4等。適當(dāng)設(shè)計(jì)上下層膜的不同折射率和光學(xué)厚度，使膜面減反射，能夠使可見光的透射率得到提高，同時(shí)又對銀膜具有保護(hù)作用。在理論上對低輻射膜進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，得到輻射率接近理論極限的膜系為:玻璃/BiOx/

17、12nmAg/AlNx/空氣。另外，在銀膜與外層氧化物介質(zhì)膜之間通常加入很薄的一層金屬或合金膜（Ti或NiCr等）作為遮蔽層，其作用是防止銀膜被氧化，否則會導(dǎo)致膜層低輻射性能的完全喪失。根據(jù)膜系結(jié)構(gòu)和性能的不同，金屬基低輻射玻璃可以分為單銀低輻射玻璃、雙銀低輻射玻璃和陽光控制玻璃。（1）單銀低輻射玻璃單銀低輻射玻璃常見的膜系類型有ZnO/Ag/ZnOSnO2/Ag/SnO2、TiO2/Ag/TiO2、Bi2O3/Ag/Bi2O3等等。許多低輻射膜系采用ZnO做介質(zhì)膜，因?yàn)閆n的濺射率高，而且價(jià)格便宜，但ZnO的抗?jié)駳饽芰^差，在高濕度環(huán)境下長時(shí)間放置，膜面會出現(xiàn)白斑。出現(xiàn)白斑的主要是由于ZnO

18、層和Ag層之間的剝落，其原因是表層ZnO中較大的內(nèi)部應(yīng)力與Ag層之間附著力的降低，導(dǎo)致了Ag粒子在高濕度下團(tuán)聚。在ZnO靶中摻入2.1wt%Al，并用高壓濺射能減少應(yīng)力，提高Ag層與ZnO層的附著力，有效防止該膜在濕環(huán)境下的破壞。普通的Ag基低輻射膜經(jīng)不起高溫?zé)崽幚砣鐭釓澢驘釓?qiáng)化，當(dāng)溫度高于350時(shí)就容易受到破壞。在Ag層與介質(zhì)層之間加入附加穩(wěn)定劑層，能有效防止膜在熱處理過程中的破壞，這樣可以使低輻射玻璃滿足更廣范的需求。如汽車的擋風(fēng)玻璃。Cr2O3、SiO2、Al2O3等已經(jīng)被證明能做穩(wěn)定劑，但膜層的厚度較大。有些金屬如W、Ta、Fe、Ni能夠在熱處理過程中不易被氧化，并不與Ag層互溶，是

19、較為理想的穩(wěn)定劑膜層材料。這種低輻射玻璃能經(jīng)受彎曲、壓薄等熱處理，并且膜層不易受到破壞。（2）雙銀低輻射玻璃雙銀低輻射膜系是在單銀膜系基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展，任一單銀膜系均可擴(kuò)展為雙銀膜系，其典型結(jié)構(gòu)為玻璃/介質(zhì)/Ag/屏蔽層/介質(zhì)。在生產(chǎn)中每層的控制都很嚴(yán)格。雙銀膜系的牢固性較差，較難加工處理。但雙銀低輻射性能優(yōu)越，它具有更低的輻射率，可使整個(gè)膜系的輻射降低至理論極限值，同時(shí)具有較低的太陽光透射比和較低的U值，并保持較高的可見光透視比，如氧化鋅雙銀輻射玻璃的可見光透射比可達(dá)75%-80%，太陽光透射比為41%左右，輻射率為0.035-0.045。因此，雙銀低輻射玻璃在冬天有很好的隔熱保溫效果，在

20、夏天又有良好的太陽能遮蔽作用，可廣泛適用于中高緯度地區(qū)。4.5.2半導(dǎo)體單層膜低輻射玻璃 半導(dǎo)體單層膜低輻射的膜材料主要為具有可見光高透射，紅外高反射性能的半導(dǎo)體材料。摻雜寬禁帶半導(dǎo)體如SnO2、In2O3、CdO、ZnO和Cd2SnO4等具有這種性能，得到廣泛應(yīng)用。摻雜禁帶半導(dǎo)體如SnO2、In2O3、CdO、ZnO和Cd2SnO4等具有這種性能，這些材料都屬于n型半導(dǎo)體，其載流子濃度N的值為10e18-10e20cm-3.一般處于簡并或接近簡并狀態(tài)，霍爾遷移率uH為10-100cm2/(V·s)左右，由離子化雜質(zhì)的擴(kuò)散狀況而定，電阻率大約為10e-310e-4，但如果雜質(zhì)超過一定

21、值，就會損壞膜的結(jié)晶性，反而導(dǎo)致N減少，電阻率增大，低輻射性能受到破壞。4.6 鍍膜常用化合物低輻射玻璃膜層主要體系有銀膜體系，包括單銀和雙銀膜系。SnO2基薄膜、摻銻的SnO2薄膜簡稱為ATO；摻氟的SnO2薄膜簡稱為FTO；In2O3 薄膜簡稱ITO；ZnO基的薄膜，其中摻鋁的ZnO薄膜簡稱ZAO，目前最好為ZnO系薄膜。4.6.1 SnO膜。 該膜可通過噴涂法、CVD法、真空蒸發(fā)法和濺射法制得，一般是采用熱噴涂法，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備便宜、工藝簡單，但工藝控制比較困難。在熱處理過程中SnO2產(chǎn)生氧空穴，導(dǎo)致化學(xué)計(jì)量不平衡，使SnO2具有導(dǎo)電性。在SnO2中摻入F、Sb或P等離子施主摻雜，能大幅提

22、高SnO2膜的電導(dǎo)率。其中摻F的SnO2膜主要通過熱噴涂或CVD法制備。由于膜厚的不同，SnO2表面會產(chǎn)生不同干涉色，不理想的干涉色能通過玻璃基板和SnO2膜之間添加中間膜層來消除。如折射率為1.7，厚度為70nm的中間膜層可以消除SnO2膜低輻射玻璃表面的油污狀干涉色。該中間膜層能夠由CVD法沉積硅錫氧化物得到，通過調(diào)節(jié)硅錫組分比，使膜層的折射率為1.7.另一種消除干涉色的方法是先在玻璃基板上沉積一層25nm的SnO2膜，然后再沉積一層25nm厚的SiO2膜，最后再覆蓋SnO2：F膜層，這不需要對膜層組分進(jìn)行調(diào)節(jié)。 同時(shí)在SnO2薄膜和玻璃基板之間添加中間層也起到阻擋作用，所用阻擋材料為Si

23、O2或TiO2。在NaCa玻璃襯底上加熱，Na+、K+離子擴(kuò)散進(jìn)入SnO2薄膜，形成受主雜質(zhì)捕獲n型載流子，會嚴(yán)重影響薄膜的導(dǎo)電性，而在玻璃基板表面預(yù)先鍍一層阻擋層能大大緩解Na+、K+離子的擴(kuò)散。4.6.1 ZnO膜該膜是可以作為主要功能膜的種子膜層。這是由于ZnO膜具有光滑的特性，能使上面的膜更均勻，提高功能膜的性能，增強(qiáng)膜系的透過率和輻射率。缺點(diǎn):1）抗酸堿能力有限；2）由于增長結(jié)構(gòu)的原因，材料容易擴(kuò)散；3）抗刮傷能力有限（但合格）。在ZnO中摻入Ga、Al、In或F離子能夠改善ZnO膜的光學(xué)、電學(xué)性能。在用磁控濺射制ZnO膜時(shí)，在ZnO靶材中摻入20wt%的Al2O3，能夠使膜的電阻率

24、降低至2e-4cm，可見光透過率在80%以上。4.6.2 Si3N4膜1）在所有材料中，它的耐酸堿性最好；2）最好的擴(kuò)散層，適用于半導(dǎo)體行業(yè)；3）與鍍有鎳鉻的銀層之間有足夠的附著力；4）抗劃傷最好；5）可直接鍍于玻璃面上作為鈉離子阻擋層；6）與銀層的親和力非常差。4.6.3 TiO膜1）具有足夠的耐酸堿性；2）能夠用作擴(kuò)散層；3）與鍍有鈦?zhàn)钃鯇拥你y層之間有良好的附著力；4）高折光指數(shù)意味著因刮擦而引起的膜層厚度微小變化會顯示較大的光學(xué)影響（不太適宜做頂層電介質(zhì)層）；5）具有較好的折射率，能改善透光率（適宜做底層電介質(zhì)層）。4.6.4 Nb2O5膜1）具有較好的折射率，能改善透光率（適宜做低層電

25、介質(zhì)層）；2）沉積速度快，但價(jià)格太貴，一般不用。4.6.5 Bi2O3膜1）具有較好的折射率，能改善透光率（適宜做低層電介質(zhì)層）；2）沉積速度快，但靶材的加工制造困難；3）可靠性存在問題；4）沉積工藝難；5）僅用于Interpane的專利工藝。4.6.6 NiCr膜1）是銀層和SnO或Si3N4之間具有良好附著力的必須；2）可做鈉離子的阻擋層，是銀層很好的保護(hù)層；3）缺點(diǎn)是吸收性太強(qiáng)。4.6.7 ITO膜1）既能導(dǎo)電，透明性又好，是最好的玻璃鍍膜材料，缺點(diǎn)是價(jià)格太貴；2）優(yōu)良的阻擋層；3）一般作為顯示器的鍍膜材料。4.6.8 其他1）Al2O3，HfO2，Pr2O3、MgO膜，一般應(yīng)用于光學(xué)鍍

26、膜，少用于玻璃鍍膜；2）SiO2：一般用于反反射膜，少用于玻璃鍍膜（反反射膜是指鍍上膜以后，不會反光，看不清楚）；3）ZrO2、Ta2O5、CeO2膜：一般少用于玻璃鍍膜。5.常見的幾種膜系及特點(diǎn)5.1 陽光控制膜/TS、TE系列5.1.1 膜系構(gòu)成：玻璃/TiN/空氣5.1.2特點(diǎn)：1)容易生產(chǎn)，色差難控制，化學(xué)穩(wěn)定性差；2)顏色：銀白色、藍(lán)色和棕色；3)透光度：10%-40%；4)G值0.2-0.5。5.2 陽光控制膜/SS系列5.2.1 膜系構(gòu)成：玻璃/SS/TiN/空氣5.2.2 特點(diǎn)：1)容易生產(chǎn)，色差難控制，化學(xué)穩(wěn)定性差；2)顏色，銀白色；3)透光度：8%-20%；4)g值0.2-

27、0.3。5.3 陽光控制膜（歐洲市場流行的膜系）5.3.1 膜系構(gòu)成：玻璃/SnO2/(CrNx/Ni CrNx)/Si3N4/空氣5.3.2特點(diǎn)：1)造價(jià)高，抗磨損；2)顏色，銀白色、藍(lán)色、金色和棕色3)透光度：8%-20%，4)g值：0.2-0.3。5.4陽光控制膜/可熱處理的膜系5.4.1 膜系構(gòu)成：玻璃/Si3N4/TiO2/(CrNx/Ni CrNx)/Si3N4/空氣5.4.2 特點(diǎn)1)造價(jià)高；2)顏色，銀白色、灰色、藍(lán)色、綠色和棕色；3)透光度：8%-40%；4)可鋼化，且顏色不會變化；5.5標(biāo)準(zhǔn)Low-E膜5.5.1 膜系構(gòu)成：玻璃/TiO2/ZnO/Ag/NiCrOx/Si3

28、N4/空氣5.5.1特點(diǎn):1)透光度：83%；2)E值：<0.06；3)g值：0.55-0.6。5.6陽光Low-E膜5.6.1膜系構(gòu)成：玻璃/TiO2/NiCrOx/Ag/NiCrOx/Si3N4/空氣5.6.2 特點(diǎn)：1）透光度：48%；2）E值<0.1；3）g值：0.5-0.55；5.6.3 類似膜系：玻璃/TiO2/NiCr/Ag/NiCr/Si3N4/空氣5.7可鋼化Low-E膜5.7.1膜系構(gòu)成：玻璃/TiO2/NiCrOx/TiO2/Ag/NiCrOx/Si3N4/空氣5.7.2特點(diǎn)：1）透光度：82%；2）顏色：銀白色、灰色、棕色、藍(lán)色和綠色；3）E值：<0.

29、06；4）g值：0.55-0.6。5）所有膜層的熱工性能穩(wěn)定，能夠承受700的高溫；6）有效抑制鈉離子擴(kuò)散，銀層不易氧化和硫化；7）頂層膜具有足夠的抗化學(xué)和機(jī)械的能力，可防止機(jī)械損傷和化學(xué)破壞。5.7.3 其他兩種可鋼化膜系a)玻璃/Si3N4/NiCr/Ag/NiCr/Si3N4/空氣；b)玻璃/Si3N4/TiO2/NiCr/ZnO/Ag/NiCr/SnO/Si3N4/空氣；5.8 雙銀Low-E膜5.8.1 膜系構(gòu)成：玻璃/TiO2/ZnO/Ag/NiCrOx/TiO2/ZnO/Ag/ NiCrOx/Si3N4/空氣；5.8.2特點(diǎn)：1）透光度:75%；2）E值<0.04；3）g值

30、：0.4-0.5。5.8.3 其他雙銀膜系：玻璃/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Ag/ Ti/ZnO/TiO2。5.9在線鍍Low-E膜膜系：玻璃/SnO2:F/(SiO2/SiO)/空氣。5.10膜系各膜層介紹膜系可以看到它們的各個(gè)性能是不同的，每一種膜系的性能是取決于它內(nèi)部每一層的性能、厚度及排布決定的。下面從膜層的功能來描述。5.10.1底層電介質(zhì)層1）決定銀層的增長情況；2）用于降低銀層的反射率；3）阻擋鈉在鋼化過程中從玻璃擴(kuò)散到膜層中；4）通常材料為ZnO、SnO、TiO以及其混合物。5.10.2主要功能層（銀層）1）著床形式?jīng)Q定了銀層的質(zhì)量；2）厚薄及質(zhì)量決定了輻射率；3）較薄的連續(xù)

31、性結(jié)構(gòu)可在相同的輻射率的情況下具有更高的透過率。5.10.3阻擋層1）保護(hù)銀層免受沉積過程中等離子的破壞；2）保護(hù)銀層免受鋼化過程中氧氣和其他污染物的侵襲；3）通過影響銀層和頂層電介質(zhì)之間的附著力來改善膜層的耐磨性。5.10.4 頂層電介質(zhì)層1）與最后的銀層間的附著力對耐磨性的影響非常大；2）決定膜系的耐刮傷性、耐磨性和耐化學(xué)侵襲性。6 膜系的模擬計(jì)算（光學(xué)薄膜軟件TFCalc3.5）利用膜系設(shè)計(jì)軟件對某一膜系（玻璃/SnO2/Ag/ZnO/空氣）進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算該膜系的可見光透射率和紅外光線透過率。如下圖所示：該膜系在紅外光區(qū)間的平均反射率在67%，在可見光區(qū)間的平均反射率為48%。而該膜系對

32、應(yīng)的三個(gè)膜層的厚度分別為：SnO2為94.84nm，Ag為14.34nm，ZnO為91.20nm。7成品玻璃的種類7.1鋼化玻璃鋼化玻璃就是將普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加熱到接近軟化點(diǎn)的700度左右，再進(jìn)行快速均勻的冷卻而得到（通常5-6MM的玻璃在700度高溫下加熱240秒左右，降溫150秒左右。8-10MM玻璃在700度高溫下加熱500秒左右，降溫300秒左右?？傊?，根據(jù)玻璃厚度不同，選擇加熱降溫的時(shí)間也不同）。鋼化處理后玻璃表面形成均勻壓應(yīng)力，而內(nèi)部則形成張應(yīng)力，使玻璃的抗彎和抗沖擊強(qiáng)度得以提高，其強(qiáng)度約是普通退火玻璃的四倍以上。已鋼化處理好的鋼化玻璃，不能再作任何切割、磨削等加

33、工或受破損。鋼化玻璃具有安全性、高強(qiáng)度、良好的熱穩(wěn)定性，能承受的溫差是普通玻璃的3倍，可承受200的溫差變化。7.2 夾層玻璃夾層玻璃(又稱高抗穿透性夾層玻璃)，共有三層，兩層玻璃夾著厚度為76mm的中間層，總厚度為338mm。夾層玻璃中間膜的 材 料通常采用性能較好的聚乙烯醇丁醛PVB。夾層玻璃具有很高的強(qiáng)度、韌性，而且抗碰撞能力、安全性好、透明度高。一旦破碎，內(nèi)外兩層玻璃的碎片仍能粘結(jié)在PVB膜片上。膜片具有較大的韌性，在承受撞擊時(shí)會拱起從而吸收一部分撞擊能量，具有一定緩沖作用，其高速沖擊強(qiáng)度要高于鋼化玻璃。現(xiàn)場調(diào)查記錄也表明鋼化玻璃與夾層玻璃相比具有更高的傷亡率 ，其碎片扎傷眼睛的比率也

34、較高。 在兩夾層玻璃間夾有尼龍熱線反射薄膜，它可以讓太陽的可見光透入，而對于近紅外光譜熱線都能大部分反射回去，從而降低車內(nèi)的溫度。7.3 中空玻璃 將兩片以上的平板玻璃用鋁制空心邊框框住，用膠結(jié)或焊接密封，中間形成自由空間，并充以干燥空氣，具有隔熱、隔音、防霜、防結(jié)露等優(yōu)良性能的玻璃。該種玻璃具有較大的節(jié)能效果，同時(shí)可以減少因強(qiáng)烈陽光引起的目眩。7.4 真空玻璃真空玻璃是將兩片平板玻璃四周密閉起來，將其間隙抽成真空并密封排氣孔，兩片玻璃之間的間隙為01-02mm，真空玻璃的兩片一般至少有一片是低輻射玻璃，這樣就將通過真空玻璃的傳導(dǎo)、對流和輻射方式散失的熱降到最低，由于真空玻璃中間是氣壓為0.1

35、的真空層，基本消除了對流傳熱和傳導(dǎo)傳熱。這與中空玻璃通過控制中空層中干燥氣體的流動(dòng)來減低氣體的傳導(dǎo)傳熱的原理大不相同。真空玻璃由于真空層的特殊結(jié)構(gòu)，因而具有良好的隔聲性能。同時(shí)組成真空玻璃可以選擇低輻射玻璃即Low-E玻璃，能夠大幅度降低輻射傳熱。一層高性能低輻射玻璃+0.15mm真空層即可達(dá)到低輻射要求，總厚度僅10mm。（單層low-e真空玻璃U值為0.3-1.0W/m2K）。中空玻璃與真空玻璃結(jié)構(gòu)7.5節(jié)能玻璃的發(fā)展歷程第一代 雙白中空玻璃（中等能耗 U=3.0）第二代 Low-e 中空玻璃（低能耗 U=1-1.7）第三代 真空玻璃（U=0.3-1.0）下圖為中空玻璃及真空玻璃傳熱的數(shù)據(jù)

36、對比：離線雙銀中空玻璃、在線真空玻璃、離線真空玻璃的熱導(dǎo)對比下表為不同玻璃品種的U值以及厚度：8 低輻射鍍膜玻璃制備技術(shù)玻璃鍍膜技術(shù)主要有真空鍍膜、濺射成膜、真空離子鍍、溶膠-凝膠、離子注入、熱噴涂、電浮、化學(xué)鍍膜和化學(xué)氣相沉積法等技術(shù)。8.1 真空蒸鍍法真空蒸鍍法是在真空條件下，把金屬合金或者金屬氧化物加熱使其分子蒸發(fā)并沉積到玻璃表面，形成涂覆薄膜。這種方法發(fā)展較早，成本低，用它來生產(chǎn)鍍膜玻璃主要有以下缺點(diǎn)：一是薄膜的品種受到可蒸發(fā)材料的限制；二是鍍制進(jìn)行大面積玻璃鍍膜需要多個(gè)蒸發(fā)源，這樣薄膜的均勻性比較難控制，成品的光學(xué)性能和膜的穩(wěn)定性都不盡人意，特別是膜層與玻璃基板之間的附著很不牢固，產(chǎn)

37、品使用壽命短，因此除了結(jié)合力和穩(wěn)定性較好的薄膜如Cr外，很少采用真空熱蒸發(fā)技術(shù)生產(chǎn)建筑玻璃。8.2濺射鍍膜法所謂濺射鍍膜法是指依靠直流高壓或高頻使惰性氣體發(fā)生電離，產(chǎn)生輝光放電等離子體，由電離產(chǎn)生的荷能離子（如正離子、電子）轟擊靶材，使靶材表面原子或原子團(tuán)逸出，逸出的原子在工件的表面形成與靶材成分相同的薄膜。濺射鍍膜法有真空濺射鍍膜法和磁控電子陰極真空濺射鍍膜法兩種。8.2.1真空濺射鍍膜法真空濺射鍍膜技術(shù)是指，在真空條件下電離惰性氣體（如氬氣）在陽極上加高負(fù)電壓，在2000-5000V之間，惰性氣體在電場作用下產(chǎn)生輝光放電等離子體。此時(shí)以金屬、金屬氧化物、合金作為陰極靶材，氣體在電場作用下，

38、電離產(chǎn)生正離子和負(fù)離子，正離子高速轟擊陰極靶材使金屬原子濺射到玻璃基片表面形成薄膜。這種生產(chǎn)方法緩慢，不適應(yīng)商業(yè)性大規(guī)模生產(chǎn)，如今已很少采用這種方法。8.3 電浮法鍍膜電浮法鍍膜是在浮法玻璃生產(chǎn)線上生產(chǎn)鍍膜玻璃。其原理是金屬離子在一定電流作用下遷移到玻璃表面，聚集成為金屬膠狀薄膜。方法是在浮法玻璃生產(chǎn)過程中，在錫槽的玻璃表面上，以著色玻璃為正極，以錫液為負(fù)極，已經(jīng)熔融的涂覆合金或金屬為電解液，當(dāng)對錫槽上的玻璃接通可控電流后，金屬電解液中的金屬離子受控地遷移到玻璃表面，如果控制錫槽內(nèi)的還原氣氛，則可使玻璃表面的金屬離子還原成原子狀態(tài)，從而在表面形成膠狀顆粒薄膜。這種方法的缺點(diǎn)是因金屬離子滲入深度

39、較淺，故鍍膜玻璃的耐久性、耐磨性差，光學(xué)性能不高，遮蔽系數(shù)、反射率不如熱噴涂法。此外組成電極的金屬有限，所以玻璃品種和顏色不多。在生產(chǎn)上對電極結(jié)構(gòu)、電通量、還原氣體、溫度要求條件也較高。8.4熱噴涂鍍膜法熱噴涂鍍膜法的主要原理是將一種或幾種金屬鹽溶液噴涂到加熱玻璃表面，溫度約在600。噴涂到玻璃表面的涂層物，依靠玻璃本身的熱量使涂層物熱解為氧化物膜，從而形成鍍膜玻璃表面涂層。利用這種原理在平拉或垂直引上平板玻璃生產(chǎn)線以及浮法玻璃生產(chǎn)線上都可以設(shè)置噴涂室，當(dāng)然在玻璃生產(chǎn)線之外也可利用熱噴涂法，只需將玻璃加熱到600左右。熱噴涂法的噴涂物質(zhì)也可以是金屬化合物，此時(shí)通過電磁力將粉末狀金屬化合物撒到玻

40、璃基片表面，在玻璃熱的作用下熱解而成玻璃表面的金屬氧化物涂覆薄膜層。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在平板玻璃生產(chǎn)線上增設(shè)涂層裝置即可生產(chǎn)鍍膜玻璃。因此，投資少，成本低，改變顏色方便，不生產(chǎn)鍍膜玻璃時(shí)照樣可生產(chǎn)平板透明玻璃；它的缺點(diǎn)是鍍膜玻璃的品種性能受到可以采用的金屬氧化物的限制，并且只能單層涂覆。所以光學(xué)性能不理想，耐久性差，生產(chǎn)工藝受噴液溫度、濃度、速度、壓力以及排氣速度的影響，較難控制。涂覆的顏色也不易控制。環(huán)境污染較為嚴(yán)重。如果用火焰作為熱噴涂的加熱源則成為火焰噴涂法，這種方法的鍍層材料是粉末形式，比如金屬或合金等，通常先把粉末喂到火焰噴射槍中，然后在載氣的作用下從火焰中噴出，粉末就在火焰中融化

41、形成細(xì)小液滴，同時(shí)火焰加速液滴噴涂在基板表面，液滴碰到基板表面時(shí)已具有足夠的能量形成小片膜層，大量的小片膜層最終鋪覆在整個(gè)基板表面，形成所需的薄膜?；鹧鎳娡糠ㄥ兡に俣瓤?，膜與基板的附著力好，厚度容易控制，可用來鍍彩色玻璃，比如利用銅粉在熱的玻璃基板上，適當(dāng)調(diào)節(jié)氧氣氛的含量，鍍出了亮銅色、銅紅色、黑色等不同顏色的玻璃。8.5 溶膠-凝膠（Sol-Gel）鍍膜法Sol-gel法是在常溫下把金屬醇鹽溶液加水分解成溶膠，當(dāng)玻璃浸漬溶膠后，在玻璃上形成溶膠，然后送到熱處理爐，控制溫度在350-400范圍，有機(jī)金屬鹽轉(zhuǎn)變成金屬氧化物膜。形成涂覆薄膜。由于元素周期表上的元素大都能夠制成醇鹽，故醇鹽溶膠-凝膠

42、法鍍膜的應(yīng)用范圍很廣。目前，sol-gel法工藝主要制造金屬氧化物膜。Sol-gel法是濕化學(xué)反應(yīng)方法之一，其特點(diǎn)是用液體化學(xué)試劑（或?qū)⒎蹱钤噭┤苡谌軇┗蛉苣z為原料。反應(yīng)生成物是穩(wěn)定的溶膠體系，不應(yīng)有沉淀發(fā)生，放置一段時(shí)間轉(zhuǎn)為凝膠，其中含大量液相，需借助蒸發(fā)去除液體介質(zhì)。在溶膠或凝膠狀態(tài)下即可成型為所需的致貧，崽崽低于傳統(tǒng)燒成溫度下燒結(jié)。用sol-gel法制備樣品，具有以下特點(diǎn)：（1）制品均勻度高，尤其是多組分制品，其均勻度可達(dá)分子或原子尺度；（2）制品純度高；（3）燒成溫度比傳統(tǒng)方法約低400500；（4）反應(yīng)過程易于控制,工藝過程易改變；（5）所用原料大多是有機(jī)化合物,成本較高,有些對健

43、康有害；（6）處理過程的時(shí)間較長；（7）制品易產(chǎn)生開裂；（8）若燒成不夠完善,制品中會殘留氣孔及OH-根或C,后者使制品帶黑色；（9）一般為手工操作,樣品尺寸受限,無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn),因此Sol-Gel法一般用于實(shí)驗(yàn)室制備樣品,不適合工業(yè)化生產(chǎn)。8.6化學(xué)氣相沉積鍍膜法(CVD) 化學(xué)氣相沉積(Chemieal Vapour Deposition,簡稱CVD)是把含有構(gòu)成薄膜元素的一種或幾種化合物或單質(zhì)氣體,供給基板,借助氣相反應(yīng),在基片表面上反應(yīng)生成薄膜的方法。CVD技術(shù)是建立在化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)上的,在CVD過程中,只有發(fā)生在氣相一固相交界面的反應(yīng)才能在基體上形成致密的固態(tài)薄膜,如果反應(yīng)發(fā)生

44、在氣相中,生成的固態(tài)產(chǎn)物只能以粉末形態(tài)出現(xiàn)。由于反應(yīng)過程中氣態(tài)反應(yīng)物之間的化學(xué)反應(yīng)以及產(chǎn)物在基體上的析出過程是同時(shí)進(jìn)行的,所以CVD的機(jī)理非常復(fù)雜。一般來說,CVD成膜有下述幾個(gè)不可分隔的過程:1）原料氣體向基體表面擴(kuò)散；2）原料氣體吸附到基體表面；3）吸附在基體上的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生表面反應(yīng)；4）析出物在表面的擴(kuò)散;5）產(chǎn)物從氣相中分離；6）從產(chǎn)物析出區(qū)向塊狀固體擴(kuò)散。利用CVD技術(shù)生產(chǎn)低輻射鍍膜玻璃,具有以下優(yōu)點(diǎn):1）可以根據(jù)實(shí)際需要方便的制備不同成分的薄膜,通過對多種氣體原料的流量進(jìn)行調(diào)節(jié),能夠在相當(dāng)大的范圍內(nèi)控制產(chǎn)物的組分,且易于摻雜；2）成膜速度快,一般是每分鐘幾個(gè)微米甚至能達(dá)到每分鐘幾百

45、微米,可在線連續(xù)生產(chǎn)；3）由于反應(yīng)氣體、反應(yīng)產(chǎn)物和基體的相互擴(kuò)散,制得的薄膜附著強(qiáng)度打、耐磨性和耐腐蝕性好的特點(diǎn),產(chǎn)品可進(jìn)一步深加工；4）由于薄膜生長的溫度比膜材的熔點(diǎn)低得多,因此能得到高純度、結(jié)晶完全的膜層,這是某些半導(dǎo)體用膜層所必須的；5）CVD可以獲得平滑的沉積表面;6）裝置簡單、生產(chǎn)效率高、成本低。耀華公司CVD玻璃技術(shù)生產(chǎn)線示意圖利用CVD方法制備低輻射薄膜,要求制得的薄膜厚度、折射率適中、均勻,薄膜與基體結(jié)合力強(qiáng),成分控制簡單。為了保證薄膜質(zhì)量需嚴(yán)格控制工藝參數(shù),主要控制四個(gè)參數(shù):反應(yīng)體系成分、氣體組成、反應(yīng)壓力和反應(yīng)溫度。8.6.1 反應(yīng)體系成分根據(jù)制備的薄膜要求相應(yīng)的反應(yīng)氣體,

46、作為CVD原料通常要求為氣態(tài),液態(tài)或固態(tài)要易于汽化,反應(yīng)溫度高于汽化溫度。8.6.2氣體的組成氣體成分是控制薄膜生長的主要因素之一。對于熱分解反應(yīng)制備低輻射薄膜,氣體的濃度控制關(guān)系到控制生長速率。反應(yīng)時(shí)必須適當(dāng)過量附加O2及NH3氣體,以保證反應(yīng)的進(jìn)行。用氫還原的鹵化物氣體,由于反應(yīng)的生成物中有強(qiáng)酸,其濃度控制不好,非但不能成膜,相反會出現(xiàn)腐蝕。8.6.3.壓力CVD制備薄膜,目前有封管法、開管法(氣流)及減壓法三種。封管法是預(yù)先配置好的材料封在石英或玻璃管內(nèi)以生成一定的薄膜。開管法是用氣源氣體向反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng),保持在一個(gè)大氣壓的條件下,由于供給氣流充足,薄膜成長速度較大,但其缺點(diǎn)是成膜的均勻性

47、較差。為了提高膜的均勻性,可采用減壓法,又稱低壓CVD(LCVD),在減壓條件下,隨著氣體供給量的增加(即壓力增加),薄膜的生長速度也增加。生產(chǎn)低輻射薄膜微負(fù)壓法,既可保證一定的薄膜成長速度,又能提高薄膜的均勻性。8.6.4.溫度溫度是影響CVD的主要因素,一般來說,隨著溫度的升高,薄膜生長速度也隨之增加,結(jié)晶度提高,但在一定溫度后,生長速度增加緩慢,通常依原料氣體及氣體成分以及根據(jù)形成薄膜的要求選擇適當(dāng)?shù)腃VD溫度。8.7 磁控電子陰極真空濺射鍍膜法電子在電場E作用下，在飛向基板過程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離出Ar+和一個(gè)新的電子，電子飛向基片，Ar+在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量

48、轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中，中性的靶原子或分子則淀積在基片上形成薄膜。磁控濺射工作示意圖二次電子el一旦離開靶面，就同時(shí)受到電場和磁場的作用。為了便于說明電子的運(yùn)動(dòng)情況，可以近似認(rèn)為：二次電子在陰極暗區(qū)時(shí)，只受電場作用；一旦進(jìn)入負(fù)輝區(qū)就只受磁場作用。于是，從靶面發(fā)出的二次電子，首先在陰極暗區(qū)受到電場加速，飛向負(fù)輝區(qū)。進(jìn)入負(fù)輝區(qū)的電子具有一定速度，并且是垂直于磁力線運(yùn)動(dòng)的。在這種情況下，電子由于受到磁場B洛侖茲力的作用，而繞磁力線旋轉(zhuǎn)。電子旋轉(zhuǎn)半圈之后，重新進(jìn)入陰極暗區(qū)，受到電場減速。當(dāng)電子接近靶面時(shí)，速度即可降到零。以后，電子又在電場的作用下，再次飛離靶面，開始一個(gè)新的運(yùn)動(dòng)周期。

49、電子就這樣周而復(fù)始，跳躍式地朝著E(電場)×B(磁場)所指的方向漂移(見下圖)。簡稱E×B漂移。磁控濺射電子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有:1）具有很高的鍍膜速度,與直流濺射相比,提高了30-100倍；2）適用于多種涂覆材料,包括各種合金及化合物；3）適用于各種不同的基材和形狀,如曲面、塑料、瓷、金屬；4）鍍膜基材尺寸比較大；5）如果能精確地控制濺射鍍膜時(shí)間，沉積特定厚度的膜層是比較容易實(shí)現(xiàn)；6）用濺射法鍍制薄膜,在原則上可以濺射任何物質(zhì),因此,濺射法在目前生產(chǎn)大面積薄膜技術(shù)中占有一席之地,而且它還能很容易地得到多層膜或者彩色膜。但是磁控濺射存在三個(gè)問題:第一,不能直接地

50、實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁性材料的低溫高速濺射,因?yàn)閹缀跛写磐ǘ纪ㄟ^磁性靶子,所以在靶面附近不能外加強(qiáng)磁場,如果一定要在強(qiáng)磁性材料上鍍膜,可以預(yù)先使強(qiáng)磁性材料達(dá)到磁飽和,這樣磁力線也能穿過,同樣能達(dá)到磁控的目的;第二,絕緣靶會使基板溫度上升；第三,靶子的利用率低(約30%),這是由于靶子侵蝕不均勻的原因。影響膜性能的因素較多，靶材純度、陰極功率、氣體的壓強(qiáng)、真空度的變化，都將影響化合物膜的性質(zhì)，影響到折射率n的值以及消光系數(shù)，會使膜系對光的干涉作用作用后的顏色發(fā)生變化，將產(chǎn)生與原設(shè)計(jì)的顏色有較大的偏差。8.7.1 基體表面溫度 提高基體表面溫度有利于薄膜和基體間原子的相互擴(kuò)散，而且會加速化學(xué)反應(yīng)，從而有利于形

51、成擴(kuò)散結(jié)合和化學(xué)鍵附著，使附著力增加。當(dāng)基體溫度較低時(shí)，形成膜的原子活性受到限制，形核密度低，在界面處容易形成孔隙，形成不完全致密的薄膜；而隨著基體溫度升高，基體表面活性增強(qiáng)，形核密度大，沉積速率增加，界面孔隙減少，薄膜/基體界面結(jié)合較好，附著性變好。但基體溫度過高會使薄膜晶粒粗大，薄膜中熱應(yīng)力增大，薄膜開裂及剝落傾向變大，從而降低薄膜的質(zhì)量和使用性能。因此要綜合考慮基體溫度的影響，針對不同的薄膜/基體，選擇合適的基體溫度，得到較好附著性能的薄膜。8.7.2 靶功率對成膜的影響生產(chǎn)中，靶材的沉積速率與功率呈正相關(guān)。在玻璃運(yùn)行速度一定時(shí)，功率大沉積就厚，反之膜層則薄。在反應(yīng)濺射中要有足夠大的功率

52、以滿足等離子體中有較大的離子流去激活反應(yīng)氣體加快與濺射下來的金屬靶材原子或離子的反應(yīng)，如果功率不足，反應(yīng)變慢會對生成的金屬化合物有一定影響，并最終影響膜層質(zhì)量。如果功率過大，會出現(xiàn)反濺射，影響正常的沉積速率和膜的反射率，因?yàn)槌练e速率過快，使缺陷增加，降低膜的耐腐蝕能力。功率大小與靶材結(jié)構(gòu)有關(guān)，與磁場強(qiáng)度有關(guān)，與靶材厚度和材質(zhì)也有很大關(guān)系。因?yàn)槟撤N靶材的金屬化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，其允許的電流密度也不相同，功率過大靶面過熱對正常的濺射有影響，使濺射率下降。8.7.3氣體的分壓強(qiáng)及通氣方式在濺射過程中，工作氣體氬氣及反應(yīng)氣體O2或N2的分壓強(qiáng)及通入方式可直接影響膜的產(chǎn)物及純度，如果工作氣體和反應(yīng)氣體的分壓強(qiáng)

53、異常，則達(dá)不到目標(biāo)生成物，甚至引起靶材的“中毒”。氣體的通入方式與膜層的均勻性有一定的關(guān)系。在生產(chǎn)中也會產(chǎn)生因?yàn)闅夤苈凡糠侄氯绊懩泳鶆蛐浴⑼干涔?、反射光和色差的變化。在生產(chǎn)中常采用沿陰極靶雙側(cè)通氣并將工作氣體和反應(yīng)氣體按照一定比例混合通入。8.7.3 制備膜的工藝控制下面來就生產(chǎn)實(shí)踐來具體說明工藝參數(shù)的設(shè)置和控制：（1）靶功率的選擇 在引進(jìn)的設(shè)備中，靶的功率設(shè)計(jì)為160kW、120kW，在生產(chǎn)中一般只用到設(shè)計(jì)的80%；電壓也分為三個(gè)檔次500V，600V,800V；根據(jù)需要的選擇使用電流一般控制在60200A之間，在制備玻璃/SnO2/CrTi/SnO2/膜系時(shí)，一般Sn靶熔點(diǎn)低，所以電

54、流控制在60A左右，電壓500V左右；而Cr靶、Ti靶、SS靶，電流在80-120A，電壓在400-600V之間調(diào)整；在玻璃/TiO2/Ti/TiO2/空氣膜系中功率控制在80kw。膜厚的調(diào)整一是在功率固定下來以后，調(diào)整玻璃運(yùn)行的速度；二是在運(yùn)行速度不變時(shí)可以調(diào)整靶功率、工作氣體。膜厚在理論上上由下式計(jì)算： 式中：V為平均沉積速率（nm/s），W為靶寬（m），S為玻璃運(yùn)行速度（m/s）。在SnO2膜系中，膜厚約為150nm。（2）氣體流量比例在生產(chǎn)化合物時(shí)，本底真空度比單純生產(chǎn)金屬膜要高得多，一般本底壓力為2.0e-6托，在通入Ar+O2或Ar+N2時(shí)，工作壓力要控制在1.5e-33.0e-3

55、托范圍內(nèi)，并盡可能選擇密度大的壓力為好。在生產(chǎn)中，根據(jù)不同設(shè)備、不同靶材生成不同的膜系，工作氣體與反應(yīng)氣體的比例也不盡相同；在SnO2/金屬/SnO2/組成的膜系，Ar：N的比例在（15-20）/（85-80），有時(shí)也可以Ar：O2=1:4。在制備TiN時(shí)，Ar：N=15:85，這些數(shù)據(jù)也要根據(jù)具體情況掌握。氣體的充入可分別按照一定比例通入，也可以按一定比例預(yù)混合好再通入濺射室內(nèi)。通氣采用沿陰極靶兩側(cè)布?xì)?，掌握好氣體的分煙槍對生產(chǎn)化合物膜是相當(dāng)重要的。 在生產(chǎn)中要將陰極功率與氣體的分壓強(qiáng)設(shè)置在一個(gè)較佳的范圍內(nèi)，既可提高膜的質(zhì)量，又可提高生產(chǎn)效率。所以要對真空室的壓力、氣體流量比、陰極功率、氣體

56、純度、靶材的純度有一個(gè)嚴(yán)格的工藝要求，這是保證膜質(zhì)量的關(guān)鍵。9 Low-E玻璃的兩類生產(chǎn)技術(shù)濺射法工藝生產(chǎn)Low-E玻璃，需要一層純銀膜在二層金屬氧化物之間。金屬氧化物對純銀膜提供保護(hù)。玻璃放置在架子或者輥道上，送入到大的真空室內(nèi)。真空室的壓力將隨之減少。安裝的陰極靶濺射出金屬原子，沉積到玻璃基片上，形成膜層。9.1在線LOW-E玻璃生產(chǎn)技術(shù)所謂在線鍍膜玻璃技術(shù),是在原片玻璃生產(chǎn)線上設(shè)置鍍膜室,把鍍膜設(shè)備作為生產(chǎn)線的組成部分,當(dāng)玻璃處于鍍膜溫度時(shí),讓其通過鍍膜室進(jìn)行鍍膜,然后進(jìn)入退火裝置退火,制成玻璃。在浮法玻璃生產(chǎn)線的錫槽和退火窯內(nèi),新成形的移動(dòng)的熱玻璃帶表面是清潔的,不需要離線鍍膜的運(yùn)輸、前處理程序和加熱或真空等工序，其特定的氣氛和溫度為大批量、低成本生產(chǎn)鍍膜玻璃提供了良好的基礎(chǔ)?？衫玫膬?yōu)越條件使得浮法在線玻璃鍍膜引人注目,相繼出現(xiàn)了電浮法、熱噴涂和化學(xué)氣相沉積等技術(shù)。其中化學(xué)氣相沉積法是應(yīng)用比較普遍的在線鍍膜技術(shù)。制備在線凈色Low-E玻璃的基本工藝過程是在浮法玻璃生產(chǎn)線的錫槽內(nèi)的第一鍍膜區(qū)，利用化學(xué)氣相沉積鍍膜（CVD）技術(shù)在玻璃表面上，首先鍍SiOxCy為主體的中間（阻擋）膜層，作用是抑制熱玻璃基體中的堿金屬離子以受主雜質(zhì)的形式擴(kuò)散到導(dǎo)電膜層中，對施主起補(bǔ)償作用，引起導(dǎo)電率